采煤工作面壓架條件下分段式預(yù)埋管路采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)研究

李華超

摘 要：針對新安煤礦11240采煤工作面上巷進入厚煤區(qū)，上隅角瓦斯?jié)舛染痈卟幌碌膶嶋H情況，為最大限度地提高采空區(qū)瓦斯抽采效果，本文結(jié)合工作面上巷正在進行的壓架作業(yè)，提出了壓架期間分段預(yù)埋、回采期間分段抽采的分段式預(yù)埋管路采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)，通過合理確定管路的工藝參數(shù)和搭接長度，保證了上隅角頂部瓦斯的接續(xù)抽采。研究表明：分段預(yù)埋管路的有效抽采時間基本維持在10d左右，單管瓦斯抽采濃度穩(wěn)定在25%～35%，抽采流量維持在1～1.8m3/min，預(yù)埋管路工藝流程簡單，抽采效果明顯。

關(guān)鍵詞：采空區(qū);壓架作業(yè);預(yù)埋;瓦斯抽采

中圖分類號：TD712.6文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）28-0086-02

Abstract： Aiming at the actual situation that the roadway entered the thick coal area in 11240 mining face of Xin'an Coal Mine and the gas concentration in the upper corner remained high， in order to maximize the effect of gas extraction in goaf， this paper put forward the sectional pre-mining method of sectional pre-embedding and sectional extraction during the period of sectional pre-embedding and mining combined with the ongoing work of pressure frame in the roadway of working face. Gas drainage technology in goaf of buried pipeline ensured continuous gas drainage at top corner by reasonably determining the process parameters and overlapping length of pipeline. The results showed that the effective extraction time of the subsection pre-buried pipeline was basically maintained at about 10 days， the gas extraction concentration of the single pipeline was stable at 25%～35%， and the extraction flow was maintained at 1～1.8m3/min. It showed that The pre-buried pipeline process was simple and the extraction effect was obvious.

Keywords： Goaf;crushing operation; embedded;gas extractio

新安煤礦地處河南省新安縣石寺鎮(zhèn)，所采二1煤層為典型的“三軟”煤層，煤層透氣性差。礦井采煤工作面回采期間，若上巷遇到厚煤帶，常因工作面上隅角頂部采空區(qū)集聚大量瓦斯[1]，伴隨工作面回采擾動，造成上隅角瓦斯?jié)舛染痈卟幌?。而這一問題成為威脅礦井安全生產(chǎn)的重要因素。目前，新安煤礦針對該問題主要采用上隅角埋管、低位鉆場、高位鉆孔等瓦斯抽采方法[2]。其中，上隅角埋管瓦斯抽采僅能控制上隅角小范圍空間，對頂部采空區(qū)瓦斯抽采效果不明顯，抽采效果不理想[3]。而低位鉆場、高位鉆孔的瓦斯抽采方法，因施工工程量大，頂部鉆孔控制范圍短，伴隨工作面回采推進，鉆孔瓦斯流量、濃度衰減快，該方法同樣性價比不高[4]。

1 工程背景

11240工作面位于11采區(qū)下山西翼下部，工作面走向長850m，傾向長128m。地面標高平均+418m，工作面標高平均-32.8m，平均埋深451m，煤層厚度0.8～8.9m，平均厚度3.5m。根據(jù)礦井地測部門提供的11240工作面實測煤層剖面圖，并結(jié)合11240工作面上巷掘進期間的探煤情況可知，在11240采煤工作面上巷設(shè)計切眼向外140m長區(qū)段范圍內(nèi)煤層厚度為3.8～8.1m。為保證煤炭資源回收的最大化，需對該區(qū)段巷道進行壓架施工。

2 壓架分段式預(yù)埋管瓦斯抽采系統(tǒng)設(shè)計

11240采煤工作面上巷在實施壓架預(yù)埋管路瓦斯抽采前，需首先確定抽采管路的技術(shù)參數(shù)、管路預(yù)埋工藝、連抽方法等，同時對整個抽采系統(tǒng)的布局進行詳細設(shè)計。

①預(yù)埋抽放管工藝參數(shù)。結(jié)合前期工程實踐，在本項目實施中，預(yù)埋抽放管采用Φ200mm的鐵管，鐵管末端加工6m長花管?；ü苡勉@打眼，要求鉆孔采用“五花”布置，孔間距50mm，打眼孔徑20mm。

②管路的連接、埋設(shè)工藝。為最大限度地延長預(yù)埋管路的有效抽采時間，埋管高度位于煤層頂部以下2m處。為便于后期的管路連接，預(yù)埋抽放管采用90°彎頭自頂部壓架煤體內(nèi)引出，保證短接下部進入巷道壓架后巷道頂板以下距離不小于0.2m，同時在短接末端焊接法蘭，以便后期與抽采主管路連接。具體預(yù)埋抽采管路的設(shè)置如圖1所示。

③壓架分段式預(yù)埋管瓦斯抽采系統(tǒng)布局。為保證實現(xiàn)采空區(qū)瓦斯的連續(xù)抽采，最大限度延長有效抽采時間，同時便于后期支管與干管的連接，設(shè)計將各分段預(yù)埋瓦斯抽采支管間距設(shè)置為10m，并在每個支管與干管連接處設(shè)置單獨的抽采數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置，以便于后期的數(shù)據(jù)測量、匯總、分析（壓架分段式預(yù)埋管瓦斯抽采系統(tǒng)整體布局圖略）。

3 瓦斯抽采效果分析

11240上巷壓架分段預(yù)埋瓦斯抽采管路13根。隨著工作面的回采，安排人員對預(yù)埋抽放管路的抽采濃度、流量等參數(shù)進行認真測量、記錄，并選取了其中的3號、6號預(yù)埋抽采支管，對相關(guān)測量數(shù)據(jù)進行分類匯總、分析（不同管路相關(guān)抽采數(shù)據(jù)分析圖略）。

通過對兩處預(yù)埋瓦斯抽采管路相關(guān)濃度、流量等進行分析可得出以下結(jié)論。

①當工作面未回采至抽采管路附近時，由于管路處于壓架煤體內(nèi)，篩管外部被擠壓密實，因此，實際上管路尚未處于有效抽采階段，實測抽采濃度、流量均較低。

②當采煤工作面回采至抽采管路里側(cè)端口附近時，頂部煤體隨著工作面的推進而冒落，此時上隅角大量瓦斯聚集在預(yù)埋管路管口周圍，抽采流量、濃度均出現(xiàn)大幅度上升。其中，抽采濃度基本穩(wěn)定在25%～35%，抽采流量維持在1～1.8m3/min，且隨著工作面的回采，濃度基本保持穩(wěn)定。

③當工作面回采至單個預(yù)埋管路末端時，隨著采煤工作面頂板的垮落，抽采管路會隨之壓埋進入采空區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致抽采效果迅速降低。此時，抽采管路內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉抵?.5%～2%，抽采流量降至0.03～0.2m3/min。

4 結(jié)論

①分段預(yù)埋瓦斯抽采管路與壓架作業(yè)配合，可實現(xiàn)采空區(qū)瓦斯的連續(xù)抽采，能較好地起到抽采采煤工作面上隅角瓦斯的目的。

②每個分段預(yù)埋管路的有效抽采時間基本維持在10d左右，單管瓦斯抽采濃度穩(wěn)定在25%～35%，抽采流量維持在1～1.8m3/min。

參考文獻：

[1]王小龍.回采工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].煤炭科學技術(shù)，2011（S1）：42-44.

[2]林柏泉，周世寧，張仁貴.U形通風工作面采空區(qū)上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].煤炭學報，1997（5）：63-67.

[3]潘海良.高位鉆孔瓦斯抽采參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計[J].中國煤炭，2009（4）：106-108.

[4]王念紅，張新平，路學燊.義安礦高位瓦斯抽采鉆孔優(yōu)化設(shè)計[J].中州煤炭，2010（8）：104-106.